es.wedoany.com Noticia: Un equipo de investigación ruso ha logrado reducir la temperatura de trabajo de la compensación térmica de materiales mediante la sustitución parcial del hierro en el borato de hierro por cromo, ofreciendo una nueva solución para la expansión controlada en dispositivos ópticos y electrónicos de alta precisión.

La mayoría de los materiales se expanden al calentarse, un fenómeno que plantea desafíos para equipos de alta precisión como espejos de láseres de alta potencia y lentes. Incluso un aumento de temperatura de solo 10 a 20 grados centígrados puede provocar cambios microscópicos en las dimensiones de las piezas, causando daños a nivel micro y degradación funcional. La clave para resolver este problema radica en encontrar materiales con coeficientes de expansión térmica bajos o incluso negativos, pero estos son escasos y muchos no pueden utilizarse en ingeniería debido a su baja estabilidad térmica. El efecto magnetostrictivo ofrece una vía posible: la expansión del material al calentarse puede compensarse con la contracción inducida por la reordenación de la estructura magnética.

El borato de hierro (FeBO₃) posee estas características y ya se utiliza ampliamente en la fabricación de instrumentos, incluidos los dispositivos de radiación sincrotrón. Sin embargo, su uso requiere calentar el cristal a unos 77 grados centígrados, lo que aumenta el consumo energético y la necesidad de un sistema de calefacción adicional. Un equipo de cristalógrafos de varios centros de investigación rusos intentó sustituir parcialmente el hierro del material con cromo, ya que el borato de cromo tiene propiedades similares. El estudio comparó tres materiales: FeBO₃, CrBO₃ y una composición mixta. Los resultados experimentales mostraron que cuanto mayor es el contenido de cromo en el material, menor es la temperatura a la que pierde su orden magnético. La "reordenación" del borato de hierro puro ocurre a unos 77 grados centígrados, la de la composición mixta a 30 grados, y la de la muestra que solo contiene cromo a 262 grados centígrados bajo cero.

Yaroslav Biriukov, investigador principal del Instituto de Química de Silicatos I.V. Grebenshchikov de la Academia de Ciencias de Rusia (rama del Instituto Kurchátov — división de Petiálov) y líder del proyecto, comentó que este resultado abre el camino para la fabricación de compuestos efectivos con coeficientes de expansión precisamente controlables, que pueden aplicarse en óptica de alta precisión, espintrónica y dispositivos electrónicos. Además, estos materiales pueden ajustarse para funcionar a temperaturas ultrabajas, lo que es de gran importancia para la tecnología espacial y los sensores ultrasensibles. Biriukov reveló que el equipo de investigación planea centrarse en el estudio de compuestos relacionados y ampliar la gama de materiales seleccionables.

Los resultados de la investigación se publicaron en el Journal of Materials Chemistry C. El estudio fue financiado por la Fundación Rusa para la Ciencia (РНФ), y en él también participaron el Instituto de Física L.V. Kirenski de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia, la Universidad Estatal de San Petersburgo, la Universidad Federal de Kazán y la Universidad Federal de Siberia.